Глава 3-4
Дополнительные системные услуги
Таким образом, электрическая энергия — это наиболее полезный вид энергии — ив то же время самый бесполезный ее вид. Она никогда не используется как таковая..., но всегда служит лишь посредником.
Чарльз Протеус Штейнмец Журнал «Харпере»
Январь 1922 г.
Снабжение электроэнергией — это основная услуга, однако, чтобы ОБЕСПЕЧИТЬ ЭФФЕКТИВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО И НАДЕЖНЫЕ ПОСТАВКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА ДЛЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НЕОБХОДИМЫ ЕЩЕ ШЕСТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМНЫХ УСЛУГ.
Обычно дополнительные услуги определяют по способу их предоставления, а не по той пользе, которую они приносят. В результате появляется очень большое число таких услуг, что затрудняет понимание их взаимосвязей с конструкцией рынка. Если услуги классифицировать по их полезному эффекту и давать им достаточно широкое определение, можно получить короткий и исчерпывающий список этих услуг. Услуги, направленные на обеспечение долгосрочного инвестирования, не рассматриваются как дополнительные услуги, необходимые для поставки электроэнергии потребителям в реальном времени. Предоставление шести услуг, вошедших в предложенный в данной главе список, должно планироваться системным оператором, а экономическое распределение нагрузки между генерирующими агрегатами совместно обеспечивают системный оператор и сами участники рынка. Вопрос о том, как следует распределить их роли в решении задачи распределения нагрузки, подлежит широкому обсуждению.
Краткое содержание главы 3-4.
Из шести дополнительных услуг системный оператор (или уполномоченная им организация) непосредственным образом должен быть вовлечен в предоставление услуг по поддержанию надежной работы системы электропередачи и обеспечению исполнения торговых операций между участниками рынка. Кроме того, он в большей или меньшей степени должен участвовать в обеспечении экономического распределения нагрузки между электростанциями. Все остальные услуги — балансирование системы по активной мощности, поддержание напряжения и предоставление услуги по пуску системы после полного останова—могут приобретаться на конкурентном рынке, однако при этом системный оператор обязан определять спрос на эти услуги и осуществлять их оплату1.
1 От лица покупателей этих услуг на рынке. — Примеч. ред.
3-4.1 Состав дополнительных услуг.
Услуги классифицируются по полезному эффекту, который они приносят рынку и его участникам, а не по способу их предоставления. Так, для работы некоторых электродвигателей и особенно для больших генераторов, требуется точная частота электрического тока, а многие электропотребляющие приборы нуждаются в достаточно стабильном напряжении. Вместе эти две системные услуги по поддержанию частоты и уровня напряжения определяют качество электроснабжения с точки зрения потребителя. Чтобы обеспечить их, рынку нужны две другие услуги — обеспечение надежной работы системы электропередачи и в исключительных случаях возможность пуска системы после ее полного останова. Услуга по экономическому распределению нагрузки может включать решение задачи выбора состава генерирующего оборудования, а также решение задачи оптимального распределения нагрузки с учетом ограничений на передачу электроэнергии. Услуга по обеспечению исполнения торговых сделок между участниками рынка необходима для реализации прав собственности на электроэнергию при исполнении сделок по двусторонним контрактам.
3-4.2 Балансирование системы по активной мощности и поддержание стабильности частоты.
Частота в энергосистеме определяется равновесием между предложением и спросом на электроэнергию. Стабильность частоты не может быть обеспечена каждым в отдельности системным оператором1, но все они обязаны осуществлять балансировку перетоков активной мощности на границе своей зоны управления с коррекцией по частоте2.
Когда в каждой энергосистеме осуществляется такая балансировка, действия системных операторов по оказанию этой услуги совместно обеспечат стабильность частоты.
3-4.3 Поддержание стабильного напряжения для потребителей электроэнергии.
Пассивное поддержание напряжения обеспечивается имеющимися в системе батареями конденсаторов, а активное поддержание напряжения осуществляют электростанции. Поддержание напряжения обеспечивается за счет производства реактивной мощности, которую трудно передавать по сети. Поэтому закупка реактивной мощности на конкурентных принципах сложна, однако эту проблему можно решить с помощью долгосрочных контрактов, которые обеспечивают конкуренцию за счет появления на рынке новых участников.
3-4.4 Обеспечение надежной работы системы электропередачи.
Меры для обеспечения надежной работы системы передачи электроэнергии можно принять заранее с помощью регламентации прав на передачу или использования рынка электроэнергии на сутки вперед с локализованными ценами. В реальном времени для этого необходимо использовать балансирующий рынок с локализованными ценами.
3-4.5 Экономическое распределение нагрузки.
Системный оператор обязан принимать участие в оказании этой услуги, если он управляет работой балансирующего рынка. Он может принимать участие в ее оказании при управлении биржей электроэнергии на сутки вперед, но ему приходится единолично предоставлять эту услугу в случае пула.
3-4.6 Обеспечение исполнения торговых сделок между участниками рынка.
Как только электроэнергия поступает в сеть, нельзя определить, от кого получена эта электроэнергия, и поэтому права собственности на электроэнергию теряются. В итоге двусторонняя торговля электроэнергией становится невозможной, если не ввести некий заменитель прав собственности, действие которого будет обеспечивать системный оператор или в случае торговли между разными зонами диспетчерского управления — координирующий орган более высокого уровня. Для работоспособности такой системы обеспечения прав собственности необходимо осуществлять измерение потоков электроэнергии у всех участников торговли, вести учет всех сделок, а также предоставить оператору определенные полномочия по обеспечению исполнения торговых сделок в целях предотвращения возникновения или возмещения разности между зарегистрированными объемами сделок и фактическими потоками электроэнергии.
3-4.1 Состав дополнительных системных услуг
Существует множество вариантов определения состава дополнительных услуг, которые различаются в основном вариантами группировки услуг3. В приведенном в настоящей главе варианте состава различные услуги объединяются вместе, когда различие между ними состоит только в скорости или способе предоставления услуги. Наша цель заключается в составлении как можно более короткого всеобъемлющего перечня услуг, в котором будет исключено объединение разнородных услуг.
1 Речь идет о единой энергосистеме, в рамках которой существует несколько рынков электроэнергии со своими системными операторами. — Примеч. ред.
2 Каждый в отдельности системный оператор не может корректировать частоту. Он может только управлять величиной сальдо перетоков активной мощности на границе своей зоны ответственности в зависимости от частоты в системе. Если все системные операторы будут выполнять эту функцию в рамках своих зон ответственности, они совместно обеспечат стабильность частоты — Примеч. ред.
3 Как указано в Постановлении № 888, когда Федеральная энергетическая комиссия (FERC, 1996а) попросила оказать ей помощь в определении дополнительных услуг, она получила более десятка разных вариантов классификации этих услуг. Один из них предлагал список из 38 дополнительных услуг только в сфере передачи электроэнергии. Североамериканский совет по надежности (NERC) представил перечень из 12 видов услуг, хотя в его словаре терминов был принят окончательный перечень FERC из 6 услуг (NERC, 1996). Эти шесть услуг совпадают по названию (но не в полной мере соответствуют по содержанию) с теми шестью дополнительными услугами, которые описываются в этой главе.
В рассматриваемом здесь простейшем перечне дополнительные услуги классифицируются по времени их предоставления, начиная с балансирования системы по активной мощности (функция системного оператора, которая входит в его постоянные обязанности и иногда должна выполняться в предельно короткие сроки) и заканчивая услугой по пуску системы после ее полного останова, которая требуется довольно редко.
Дополнительные системные услуги — это услуги, которые традиционно предоставляются системным оператором для обеспечения основной услуги — выработки активной мощности и отпуска ее в сеть энергосистемы. Чтобы обеспечить надежное электроснабжение потребителей и высокое качество поставляемой электроэнергии, одной основной услуги недостаточно. Необходим также ряд дополнительных услуг, которые не всегда предоставляются непосредственно потребителям, но все дополнительные услуги имеют отношение к процессам диспетчеризации, торговли и поставки электроэнергии потребителям. Системный оператор может участвовать в привлечении инвестиций в генерирующие мощности (этот вопрос обсуждался в ч. 2) и в электрическую сеть, но эта его деятельность не относится к дополнительным услугам. Поскольку роль системного оператора находится в центре большинства споров об архитектуре рынка, правильное понимание дополнительных системных услуг имеет большое значение для оценки предлагаемых конструкций рынка.
Классификация дополнительных системных услуг
В этом разделе классификация дополнительных системных услуг проводится исходя из полезного эффекта, который они приносят, а не в соответствии со способом их предоставления. Порядок предоставления этих услуг изложен в последующих разделах.
Поддержание стабильности частоты и напряжения.
Частота и напряжение являются двумя основными характеристиками электроэнергии, поставляемой потребителю. Когда значения этих двух характеристик находятся в допустимых пределах, потребитель будет получать необходимую электроэнергию с требуемыми параметрами качества1. Когда у потребителя возникают какие-либо проблемы с электроснабжением, они всегда связаны с выходом величин напряжения или частоты из их допустимого диапазона значений. Крайней ситуацией является прекращение электроснабжения, когда напряжение в сети становится равным нулю.
Частота, измеряемая в герцах (Гц), — это число раз в секунду, когда напряжение переходит от максимального (положительного) до минимального (отрицательного) значения и обратно до максимального. Это соответствует одному циклу колебаний напряжения, и раньше единица частоты называлась «цикл в секунду». (В электрической сети частота тока равна частоте напряжения, и меняющееся направление потока объясняет термин «переменный ток»). Частота влияет на работу электродвигателей, многие из которых потребляют большую мощность и вращаются быстрее при высокой частоте. Синхронные электродвигатели в часах и звукозаписывающих приборах, использующих переменный ток, вращаются со скоростью, прямо пропорциональной частоте. Однако наибольшую пользу от поддержания стабильной частоты получают большие генераторы (по сути, это те же синхронные электродвигатели, но они работают в обратном режиме — не потребляют, а производят электроэнергию), которые испытывают значительно меньшие нагрузки, когда работают с постоянной скоростью.
Увеличение напряжения на 10% сокращает срок работы обычной лампы накаливания примерно вдвое. Напряжение — это электрическое «давление», и чем больше это «давление», тем больший ток проходит через электрические приборы. Некоторые из них спроектированы таким образом, что они не чувствительны к величине напряжения и поэтому могут использоваться как при напряжении 110 В переменного тока в США, так и при напряжении 220 В переменного тока в Европе. Однако в большинстве случаев низкое напряжение может привести к тому, что приборы будут плохо работать и, как ни странно, низкое напряжение может даже привести к выходу из строя некоторых типов электродвигателей.
Обеспечение надежной работы системы электропередачи.
По сравнению с другими видами сетевой инфраструктуры линии электропередачи являются весьма уязвимыми2. Их перегрузка может привести к перегреву, что, в свою очередь, приводит к провисанию или даже плавлению проводов линий электропередачи. Кроме того, перегрузка может стать причиной нарушений электрического режима энергосистемы, что может привести к прекращению передачи электроэнергии. Из-за возможности возникновения таких проблем большинство высоковольтных линий передачи оснащены автоматическими системами защиты, которые отключают линии передачи почти мгновенно, чтобы предотвратить их возможный выход из строя.
1 Вопросы соблюдения параметров качества электроэнергии, включая проблему несинусоидальности формы кривой напряжения и спорадических скачков напряжения, не будут рассматриваться в данном разделе.
2 Так, однократная повышенная нагрузка на автомагистраль не разрушает полотно дороги, а слишком большое число звонков не повредит телефонные провода.
Однако срабатывание защиты одной линии может ухудшить условия работы другой линии, а также нарушить электроснабжение потребителей. Дополнительная услуга по обеспечению надежной работы системы электропередачи дает возможность поддерживать сеть в работоспособном состоянии.
В других вариантах состава дополнительных услуг функция обеспечения надежной работы системы электропередачи включается в услуги по диспетчерскому планированию и оперативно-диспетчерскому управлению, которые также относятся к методам обеспечения надежной работы системы электропередачи, но связаны при этом также с другими услугами.
Поддержание напряжения необходимо и как услуга, непосредственно оказываемая потребителям, и как общесистемная услуга для обеспечения надежной работы сети. Это затрудняет классификацию данной услуги, однако, с позиций используемого здесь принципа классификации дополнительных услуг поставка реактивной мощности необходима для оказания двух различных услуг: поддержания стабильного напряжения для потребителей и обеспечения надежной работы системы электропередачи. (Для услуги по поддержанию напряжения принцип классификации услуг по способу их оказания столь же важен, как и их классификация по полезному эффекту. Однако, чтобы быть последовательными, нам следует придерживаться принципа классификации по полезному эффекту).
Экономическое распределение нагрузки между электростанциями.
Экономическое распределение нагрузки — это использование оптимально выбранного состава генерирующих мощностей с правильно определенной загрузкой в нужные периоды времени для того, чтобы минимизировать полные затраты на производство электроэнергии.
Как и обеспечение надежной работы системы передачи, эта услуга может в других вариантах классификации дополнительных услуг включаться в услуги по диспетчерскому планированию и оперативно-диспетчерскому управлению. Экономическое распределение нагрузки между электростанциями и обеспечение надежной работы системы передачи в экономическом смысле связаны между собой в минимальной степени. Задача экономического распределения нагрузки в некоторых случаях может быть решена без увязки с возможностями системы электропередачи, если не нарушаются ограничения на допустимую пропускную способность линий электропередачи, а обеспечение надежной работы системы передачи не имеет никакого отношения к маржинальным затратам электростанций. Объединение этих двух задач в составе дополнительных услуг по диспетчерскому планированию и оперативно-диспетчерскому управлению имеет смысл только в условиях регулируемой электроэнергетики, и практически бесполезно при проектировании рынка.
Обеспечение исполнения торговых сделок между участниками рынка.
Услуга по обеспечению исполнения торговых сделок входит в перечень дополнительных услуг по версии NERC (NERC, 1996), и ее можно рассматривать в качестве расширенного варианта шестой услуги из этого перечня, которая по сути является другой формой выражения первой дополнительной услуги, предусмотренной в постановлении FERC № 888 (FERC, 1996а):
Услуга по диспетчерскому планированию и оперативно-диспетчерскому управлению включает в себя: а) составление диспетчерских графиков, б) подтверждение и реализацию графиков обмена электроэнергией с другими зонами диспетчерского управления, включая промежуточные (транзитные) зоны диспетчерского управления, предоставляющие услуги по передаче электроэнергии, в) обеспечение оперативной надежности работы системы при реализации сделок в рамках межзональной торговли электроэнергией. [Полужирные выделения сделаны автором.]
Это определение FERC следует расширить, поскольку торговые сделки теперь происходят не только между отдельными зонами диспетчерского управления, но и между отдельными субъектами рынка внутри этих зон управления.
Хотя в состав этой услуги также включено диспетчерское планирование, ее цель отличается от целей экономического распределения нагрузки или обеспечения надежной работы системы передачи. Эта услуга предполагает учет и обеспечение исполнения торговых сделок между участниками рынка. Сделки по торговле электроэнергией ненадежны по своей природе, поскольку невозможно установить происхождение электроэнергии и права собственности на нее после того, как она поступила в сеть. Для осуществления торговых сделок необходима четкая фиксация имущественных прав на произведенную электроэнергию, что проблематично в условиях, когда права собственности на электроэнергию определить невозможно. Чтобы избежать сложностей с установлением прав собственности на электроэнергию, используется другой подход — измерение и регистрацию всех объемов электроэнергии, отпускаемых в сеть и отбираемых из нее, осуществляют системные операторы. Они также регистрируют все торговые сделки. Сверяя контрактные объемы электроэнергии с фактическим отпуском и отбором электроэнергии в системе, системный оператор может установить, в какой мере участники рынка придерживаются своих обязательств по сделкам, и предпринять соответствующие действия в случае отклонений от зарегистрированных контрактных объемов торговли. Обеспечение исполнения торговых сделок включает три этапа: 1) регистрация сделок, 2) измерение реальных потоков электроэнергии между каждой из сторон торговой сделки и электрической сетью, 3) урегулирование расчетов с теми участниками торговых сделок, которые допускают отклонения от зарегистрированных контрактных объемов торговли.
Обратим внимание на то, что системный оператор не принуждает к физическому выполнению обязательств по сделкам в рамках двусторонней торговли между участниками рынка, поскольку отсутствует возможность такого принуждения, что обусловлено вторым органическим недостатком рынка со стороны спроса (см. раздел 1-1.5). Хотя в реальном времени принуждение к выполнению контрактов невозможно, добиться близких результатов можно путем введения штрафов за отклонения, применяемых после фактического осуществления поставок.
Поддержание способности генерирующих агрегатов к автономному пуску в случае полного останова системы.
При самых тяжелых авариях системы может происходить полное обесточивание (останов) всей энергосистемы или большой ее части. Для повторного пуска большинству генерирующих агрегатов необходимо получить электроэнергию из сети. В этом случае они сами становятся потребителями электроэнергии, чтобы снова стать ее производителями. Для возобновления работы энергосистемы необходимы генерирующие агрегаты с автономным пуском. Чтобы обеспечить возможность восстановления работы энергосистемы из полностью «погашенного» состояния, необходима еще одна дополнительная услуга (последняя из упомянутых в нашем списке) — услуга по поддержанию способности генерирующих агрегатов к автономному пуску в случае полного останова системы (или услуга по автономному пуску).
Заключительный обзор состава дополнительных услуг.
Перечисленными выше дополнительными услугами исчерпывается список ключевых задач, решение которых должен полностью или частично обеспечивать системный оператор (или уполномоченные им организации) для поддержки основной услуги энергосистемы — производства электроэнергии в реальном времени. Поддержание стабильности частоты и напряжения — единственные две дополнительные услуги, которые оказываются непосредственно потребителям. Услуга по обеспечению надежной работы системы передачи электроэнергии (и в редких случаях услуга по автономному пуску) предоставляется оптовому рынку в целом, чтобы способствовать поддержанию стабильности частоты и напряжения. Целесообразность выделения последних двух услуг обусловлена именно их общесистемным значением. Экономическое распределение нагрузки — услуга, которая предоставляется генерирующим компаниям, а не конечным потребителям. Обычно за услуги потребителям приходится платить, однако, в результате экономического распределения нагрузки они сами получают выгоду в виде снижения цен на покупаемую электроэнергию. Обеспечение исполнения торговых сделок между участниками рынка — услуга для участников рынка, заключивших двусторонние контракты. Без этой услуги двусторонняя торговля была бы невозможна.
Дополнительные системные услуги
- Балансирование по активной мощности (поддержание стабильности частоты).
- Поддержание стабильности напряжения (для конечных потребителей).
- Обеспечение надежной работы системы электропередачи.
- Экономическое распределение нагрузки.
- Обеспечение исполнения торговых сделок между участниками рынка.
- Поддержание способности генерирующих агрегатов к автономному пуску в случае полного останова системы.
3-4.2 Балансирование системы по активной мощности и поддержание стабильности частоты
Поддержание стабильности частоты и балансирование системы по активной мощности — это два способа обозначения одной и той же услуги. Цель предоставления данной услуги заключается в обеспечении стабильной и точной частоты тока в энергосистеме в интересах конечных потребителей электроэнергии. Однако каждый в отдельности системный оператор не может обеспечить выполнение этой задачи, поскольку частота тока зависит от работы всех энергосистем, входящих в одно энергообъединение. Поэтому все системные операторы обязаны балансировать свои входящие и выходящие потоки мощности в соответствии с требованиями NERC для регулирующего отклонения региона. Обеспечение стабильной и точной частоты в рамках всего объединения возможно, когда системные операторы всех входящих в него энергосистем предоставляют такую услугу по балансированию. Фактически каждый системный оператор выполняет функции балансирования своей системы по активной мощности, при этом итогом коллективных действий всех операторов по балансированию — в своих зонах диспетчерского управления является поддержание стабильной частоты в целом по энергообъединению. Активная мощность в данном случае — обычная электрическая мощность. Здесь используется ее полное название, чтобы ее отличить от реактивной мощности, которая необходима для поддержания стабильности напряжения в энергосистеме.
Для балансирования системы по активной мощности используются различные методы, которые обычно классифицируются как самостоятельные дополнительные услуги. К ним относятся четыре из шести дополнительных услуг, перечисленных в перечнях NERC и FERC:
- Услуга по автоматическому регулированию частоты и мощности.
- Услуга по отслеживанию небаланса электроэнергии.
- Услуга по предоставлению вращающегося резерва (оперативные резервы).
- Услуга по предоставлению дополнительных резервов (оперативные резервы).
Некоторые системные операторы классифицируют дополнительные оперативные резервы как 10-минутные, 30-минутные и замещающие резервы. Кроме того, в соответствии с классификацией NERC выделяют также услуги со стороны потребителей электроэнергии — предоставление системному оператору возможности прямого управления нагрузкой и ресурсов по использованию отключаемой нагрузки. В одних объединениях эти услуги рассматриваются как услуги по предоставлению вращающегося резерва, а в других — как самостоятельные услуги, что также вполне оправданно.
Отклонение частоты происходит в результате возникновения небаланса между спросом и предложением в энергообъединении (см. разд. 1-4.3). Когда суммарная мощность, поступающая в объединение, превышает суммарный спрос, частота оказывается слишком высокой, а когда предложение суммарной мощности меньше суммарного спроса — частота оказывается слишком низкой1. Сравнение этих двух величин должно выполняться для всего объединения в целом, поскольку частота является одинаковой во всем регионе в силу того, что все генерирующие агрегаты синхронизированы. В пределах одного объединения не может быть ситуации, когда на одном рынке поставляется электроэнергия с высокой частотой, а на другом — с низкой частотой.
Небаланс предложения и спроса может возникать по трем основным причинам. Во-первых, в течение дня происходят предсказуемые изменения нагрузки. Они требуют активного отслеживания нагрузки как системным оператором, так и генерирующими агрегатами, которыми оператор управляет. Во-вторых, происходят непредсказуемые, но постоянно возникающие небольшие колебания нагрузки у большинства потребителей и выходной мощности на некоторых электростанциях, например, на ветроэнергетических установках. В-третьих, происходят отключения электростанций и линий электропередачи.
Для устранения этих трех причин возникновения небаланса предложения и спроса используются три основных подхода, обеспечивающие поддержание баланса в энергосистеме. Компенсация незначительных случайных отклонений обеспечивается за счет так называемой «услуги по регулированию», в предоставлении которой участвуют генерирующие агрегаты, непосредственно реагирующие на управляющие сигналы автоматического регулирования. Этот процесс называется автоматическим регулированием частоты и мощности (АРЧМ). Предсказуемые отклонения в течение суток, например «утренний пик», компенсируются за счет соответствующего планирования графика работы генерирующих мощностей, а в дерегулированной электроэнергетике также с помощью балансирующего рынка. Неожиданные отключения генерирующих мощностей и линий передачи компенсируются за счет использования оперативных резервов различного типа, начиная с 10-минутного вращающегося резерва.
Роль рынка в оказании данных услуг.
Услуги по регулированию и предоставлению оперативных резервов обычно покупаются системным оператором на рынке, который он сам организует и на котором он является единственным покупателем.
1 Баланс между предложением и спросом для данной зоны диспетчерского управления в объединении определяется регулирующим отклонением зоны управления (для АРЧМ), которое измеряет отклонение суммарного значения перетоков мощности с поправкой на отклонение частоты (см. разд. 1-4.3). Этот вид дополнительной услуги можно более точно назвать «управлением регулирующим отклонением зоны», однако такое определение должно означать балансирование производства и потребления на локальном уровне при регулировании частоты в масштабах всего энергообъединения.
Время от времени поступают предложения отобрать эту функцию у системного оператора и дать возможность самим производителям заниматься «самообеспечением» оперативными резервами, так как, якобы, они сами испытывают потребность в поддержании этих резервов.
Эти предложения не имеют особого смысла, просто они направлены на то, чтобы лишить системного оператора возможности тщательно проверять качество предоставляемых резервов или получить контроль над организацией функционирования рынка оперативных резервов.
Отслеживание более предсказуемых и более значительных колебаний спроса лучше всего может выполнить рынок на сутки вперед, рынок на час вперед и рынок реального времени. Архитектура этой группы рынков — главная тема, которая рассматривается в ч. 3 настоящей книги.
3-4.3 Поддержание стабильного напряжения для потребителей электроэнергии
Напряжение уменьшается по мере того, как поток мощности идет от генератора к нагрузке, и чем больше этот поток, тем сильнее падает напряжение. Кроме того, падение напряжения зависит от типа нагрузки. Нагрузки, которые связаны с электромагнитными процессами, в частности, электродвигатели и некоторые флуоресцентные лампы, потребляют большое количество реактивной энергии, и это уменьшает напряжение. Если падение напряжения не корректируется, его влияние сказывается на всех потребителях в данном нагрузочном узле. Обычно падение напряжения на линии передачи корректируется трансформатором, который автоматически регулирует напряжение на входе распределительной сети, однако этот процесс несовершенен, и вследствие этого напряжение в сети потребителей колеблется.
Падение напряжения можно компенсировать выработкой реактивной мощности, поставляемой в сеть (это объясняется в ч. 5). Реактивная мощность существенно отличается от активной мощности, хотя для расчета этих величин используется схожий математический аппарат. Например, реактивная мощность может вырабатываться конденсаторами, которые являются полностью пассивными устройствами и не потребляют топлива. Она также может вырабатываться генерирующими агрегатами, как правило, с очень малыми затратами. Затраты на выработку реактивной мощности для генерирующей компании связаны в основном с альтернативными издержками, поскольку при выработке реактивной мощности не потребляется топливо, но при этом уменьшается способность генерирующих агрегатов вырабатывать активную мощность. Эта взаимосвязь нелинейная. Другим источником реактивной мощности являются синхронные компенсаторы — по сути, те же генераторы, но требующие для своей работы электроэнергии. Они потребляют активную мощность из сети и производят реактивную мощность.
Стабилизация напряжения для потребителей сложным образом связана с поддержанием напряжения в целях обеспечения надежной работы системы электропередачи. Поэтому услугу по поддержанию стабильного напряжения для потребителей и ту часть сетевых услуг, которая связана с поддержанием напряжения для надежной работы сети целесообразно рассматривать вместе. Однако в данной книге ни одна из этих услуг не рассматривается подробно.
Роль рынка в оказании данной услуги.
Для поддержания стабильного напряжения некоторые специалисты предлагали организовать отдельный рынок реактивной мощности, работающий параллельно с рынком активной мощности. При этом предполагалось, что на этом рынке будет устанавливаться равновесная цена за реактивную мощность.
Многочисленные внешние факторы, связанные с потреблением реактивной мощности, не позволяют организовать рынок реактивной мощности на основе двусторонних контрактов. Потребители реактивной мощности покупали бы в этом случае слишком малые объемы реактивной мощности у далеко расположенных источников ее производства. К сожалению, с передачей реактивной мощности возникают большие трудности. Ее потери при передаче примерно в десять раз больше, чем потери активной мощности. Поэтому биржевая торговля реактивной мощностью в реальном времени столкнулась бы с большими проблемами использования рыночной силы. Для исполнения своих функций системному оператору должна быть предоставлена возможность покупки реактивной мощности по долгосрочным контрактам с выделением достаточного времени для участия в конкурентном отборе различных поставщиков реактивной мощности. Однако в данном случае рыночная сила могла бы быть применена при продаже этих контрактов раньше, чем появятся конкурирующие поставщики. До появления конкурирующих поставщиков системному оператору, возможно, придется использовать свою монопсоническую силу при приобретении услуги по поставке реактивной мощности или прибегнуть к ценовому регулированию для того, чтобы обеспечить покупку этой услуги за разумную цену в ближайшей перспективе.
